Fiabilité et analyse physique des défaillances des composants électroniques sous contraintes électro-thermiques pour des applications en mécatronique PDF Download
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Author: Safa Mbarek
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Languages : fr
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Book Description
L'amélioration des systèmes de conversion d'énergie rend les dispositifs à base de SiC très attractifs pour leur efficacité, compacité et robustesse. Cependant, leur comportement en réponse à un défaut de court-circuit doit être soigneusement étudié pour assurer la fiabilité des systèmes. Ce travail de recherche porte sur les problèmes de robustesse et de fiabilité du MOSFET SiC sous contraintes de court-circuit. Cette étude repose sur des caractérisations électriques et microstructurales. La somme de toutes les caractérisations avant, pendant et après les tests de robustesse ainsi que l'analyse microstructurale permet de définir des hypothèses sur l'origine physique de la défaillance pour ce type de composants. De plus, la mesure de la capacité est introduite au cours des tests de vieillissement en tant qu'indicateur de santé et outil clé pour remonter à l'origine physique du défaut.
Author: Safa Mbarek
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Languages : fr
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Book Description
L'amélioration des systèmes de conversion d'énergie rend les dispositifs à base de SiC très attractifs pour leur efficacité, compacité et robustesse. Cependant, leur comportement en réponse à un défaut de court-circuit doit être soigneusement étudié pour assurer la fiabilité des systèmes. Ce travail de recherche porte sur les problèmes de robustesse et de fiabilité du MOSFET SiC sous contraintes de court-circuit. Cette étude repose sur des caractérisations électriques et microstructurales. La somme de toutes les caractérisations avant, pendant et après les tests de robustesse ainsi que l'analyse microstructurale permet de définir des hypothèses sur l'origine physique de la défaillance pour ce type de composants. De plus, la mesure de la capacité est introduite au cours des tests de vieillissement en tant qu'indicateur de santé et outil clé pour remonter à l'origine physique du défaut.
Author: Yannick Deshayes
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784052191
Category : Infrared lamps
Languages : fr
Pages : 175
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Book Description
De nos jours, la fiabilité est devenue un centre d’intérêt et un véritable enjeu pour l’industrie mais également pour les laboratoires de recherche. Cet ouvrage traite des méthodes modernes pour effectuer une analyse par la physique des défaillances de LED infrarouges. Il est désormais très rare d’effectuer des recherches fondamentales sans avoir une possibilité d’intégrer ces nouveaux dispositifs au sein d’une application bien identifiée. Les méthodes proposées dans Fiabilité des LED infrarougespermettent de comprendre l’ensemble des méthodes d’analyses de défaillance avec des résultats issus de cas d’études réalisés au laboratoire IMS, en prenant exemple sur un composant simple : la LED. La physique des défaillances, la détermination de loi physique de défaillance ainsi que le calcul de la distribution de durée de vie sont ainsi abordés.
Author: Julien Coutet
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Languages : fr
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Book Description
La réduction des tailles aux niveaux transistors des composants électroniques commerciaux est rendue possible par l'utilisation de nouveaux matériaux au niveau de l'oxyde de grille notamment pour les DSM. Afin de pouvoir utiliser en toute confiance ces composants pour des applications en environnements sévères il est nécessaire d'en évaluer la fiabilité. Les deux catégories de composants choisies pour représenter les technologies DSM sont les mémoires Flash et les FPGA. Nous avons étudié les différents mécanismes de dégradation séparément au moyen de vieillissements accélérées. Ensuite les résultats sont analysés et une démarche statistique rigoureuse a été mise en place afin d'estimer une fiabilité réaliste.Nos essais ont montré que la température de stockage ainsi que les cycles d'écriture-effacement réduisent nettement la fiabilité en rétention des mémoires Flash NAND. Une particularité de cette étude est la mise en évidence qu'un grand écart entre la température d'écriture et celle de lecture mène à une forte perte de fiabilité en rétention qui n'est pas liée à la physique du point mémoire à basse température mais à une dérive du circuit périphérique gérant l'écriture et la lecture des cellules. D'autre part, nous avons montré que le manque de fiabilité en rétention avéré avec ce type de composant est dû à l'architecture MLC et non à la finesse du nœud technologique. Les codes correcteurs d'erreurs, les mécanismes d'uniformisation d'usure ou bien le surdimensionnement permettent de rendre la fiabilité acceptable. Ils font par conséquent partie intégrante du système et sont à prendre en compte dans le calcul de la fiabilité.Pour mesurer des dérives dans circuits numériques, nous avons utilisé des oscillateurs en anneaux implantés dans des FPGA. Nous avons mesuré du BTI et du HCI mais nous n'avons pas observé d'électromigration ou de TDDB. Ces dérives ont été modélisées pour chaque mécanisme. Une extraction des dégradations par transistor sous l'hypothèse de l'architecture issue de brevets ont permis de distinguer le NBTI du PBTI. Par ailleurs l'analyse des dérives - très faibles - à basse température nous prouve l'intervention du mécanisme HCI en mettant clairement en évidence le lien avec le nombre de commutations. Enfin, pour évaluer la fiabilité de manière rigoureuse - la somme des deux taux de défaillance HCI et BTI n'étant pas représentative de la fiabilité - une autre méthode plus réaliste reposant sur la somme des dérives allant jusqu'au critère de défaillance a été proposée dans cette étude.
Author: Guillaume Pedroza
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Languages : fr
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Ce mémoire présente les résultats de travaux portant sur l'analyse de la fiabilité de diodes laser de pompe émettant à 980 nm et de photodiodes InGaAs pour des applications spatiales. La sévérité de l'environnement spatial (vide, radiations, contraintes thermomécaniques) impose d'évaluer la robustesse de ces deux technologies qui ont été spécialement conçues pour des applications de télécommunications sous-marines. L'objectif de ce mémoire est donc de proposer une méthodologie d'évaluation de la fiabilité en s'appuyant la caractérisation électro-optique, l'analyse physico-chimique et la modélisation. Les diodes laser ont été vieillies sous ultravide (pression de 10-7 mbar) pendant 5000h sous 800 mA et 60°C. Certains composants, dont l'herméticité du boîtier a été volontairement rompue, ont présenté des défaillances de type COD (Catastrophic Optical Damage). Les caractéristiques des composants, dont le boîtier est resté hermétique, n'ont cependant pas dérivé. Après avoir modélisé les caractéristiques électriques du composant, mené des analyses physiques (AFM, MEB, MET, cathodoluminescence et ToF-SIMS) et calculé la variation de la pression à l'intérieur du boîtier, nous avons estimé la durée de vie du composant fonctionnant sous ultravide à 26 ans.Les photodiodes ont été irradiées par des protons d'énergie comprise entre 30 et 190 MeV sous une fluence comprise entre 5.1010 et 1012 p/cm2, entrainant une augmentation du courant d'obscurité de trois décades. La modélisation du courant d'obscurité a permis d'estimer la durée de vie du composant en environnement spatial à 15 ans.Ces travaux ont également contribué à mettre en évidence des mécanismes de dégradation peu documentés (COD sous vide, difficulté d'ajustement avec le NIEL, dégradation du réseau de Bragg exposé aux rayonnements ionisants), ce qui permet de mieux appréhender le comportement des diodes laser et des photodiodes exposées à l'environnement spatial.
Author: Marianne Amemagne Diatta
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Languages : fr
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La sensibilité des composants vis-à-vis des décharges électrostatiques (ESD) reste d'actualité avec la réduction des dimensions technologiques. En effet, les développements industriels et la sévérité de l'environnement subi par les applications électroniques qui sont devenues de plus en plus portatives mènent aujourd'hui au durcissement des conditions de fiabilité requises par les clients. Des spécifications initialement limitées aux systèmes électroniques se voient désormais étendues aux circuits intégrés pour atteindre les composants discrets. Afin de garantir d'excellents niveaux de fiabilité ESD notamment en répétitif, la méthodologie qui a été mise en œuvre consiste à comprendre des mécanismes de dégradation en ESD répétitives à travers les moyens de caractérisation physique, électrique et de simulation électrothermique. En effet, une nouvelle spécification client exige non seulement une immunité ESD de 15 kV pour une norme de type IEC 61000-4-2 mais aussi réclame une garantie de la non dégradation de ses fonctionnalités suite à la répétition de 1000 décharges de 15 kV sur le circuit intégré. Ainsi, la diode bidirectionnelle très souvent localisée en entrée et en sortie des circuits intégrés et permettant ainsi d'assurer leur protection vis-à-vis des décharges électrostatiques (ESD) pouvant surgir durant la durée de vie du système constitue le composant à la base de notre étude. Les investigations physiques de la défaillance ont permis de redessiner le scénario de dégradation en définissant la nature du défaut et sa génération, d'origine structurale pour ainsi décrire son évolution jusqu'à la défaillance. Associer la simulation électrothermique aux résultats expérimentaux permet de confirmer des phénomènes physiques tels que les phénomènes d'électro-thermo-migration surgissant durant une ESD. A l'issue de ces analyses, l'optimisation de la fiabilité de la diode en endurance est confirmée grâce à la suppression du défaut initial par l'amélioration du processus de fabrication.
Author: Titu I. Băjenescu
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ISBN: 9782225699603
Category : Electronic apparatus and appliances
Languages : fr
Pages : 240
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Author: Union technique d'électricité (France)
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Languages : fr
Pages : 43
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Author: Association pour le développement des sciences et techniques de l'environnement (France).
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Languages : fr
Pages : 81
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Author: François Leblanc
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Category :
Languages : fr
Pages : 150
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Book Description
Ce travail s'articule autour de l'étude de matériaux coulés pour des composants électroniques. Une méthodologie est proposée pour analyser le comportement de fissures initiées dans des matériaux homogènes ou à l'interface entre différents matériaux. Une procédure expérimentale est décrite afin de mesurer le facteur d'intensité de contrainte critique d'un matériau homogène. Cette procédure est ensuite appliquée dans la comparaison du comportement d'une fissure d'un bimatériau et à la détermination du degré de validité des résultats. Une méthode est ensuite proposée pour déterminer la propagation de fissures dans les différents matériaux sous des chargements sous-critiques. Dans le cas d'une fissure à l'interface de bimatériaux, une méthodologie a été développée pour mesurer le taux de restitution d'énergie nécessaire à la propagation de la fissure. Les facteurs d'intensité de contraintes correspondants sont calculés à l'aide de simulations numériques, ainsi que l'angle de mode mixte résultant. L'ensemble des travaux expérimentaux réalisés et des simulations numériques développées permet de proposer une méthodologie d'analyse du comportement d'une fissure située au sein d'un composant multimatériau sollicité sous chargement thermo-mécanique
Author: Morgane Mousnier
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Languages : fr
Pages : 168
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Depuis les années 1960, l'industrie du semi-conducteur s'est alignée sur la loi de Moore qui prévoit le doublement de la densité d'intégration des transistors par unité de volume tous les deux ans. La loi de Moore comporte deux lois empiriques qui décrivent l'évolution de la complexité et de la miniaturisation des composants électroniques, initialement pour accroître la vitesse de calcul des ordinateurs. Cette évolution des composants électroniques amène à des structures plus complexes, notamment des structures 2,5D et 3D où les puces sont empilées ou placées les unes sur les autres, dans un même boîtier. Cette complexité implique de nouvelles difficultés dans l'expertise de ces composants. Parmi les techniques permettant l'analyse des composants électroniques, la thermographie infrarouge (TIR) a été choisie pour mener le travail de thèse car elle montrait un réel potentiel d'analyse du circuit intégré au système électronique, en passant par le contrôle non destructif (CND). La TIR est une technique de mesure du rayonnement infrarouge non destructive et sans contact. Le système du CNES est équipé d'une caméra avec un photo détecteur en antimoniure d'indium qui permet de mesurer le rayonnement infrarouge de longueur d'onde 3-5μm avec une résolution spatiale pouvant aller jusqu'à 3μm. La mesure du rayonnement infrarouge est plus classiquement répandue dans l'industrie pour effectuer du CND, sur des composites ou alliages d'aluminium pour usage aéronautique par exemple. Dans le cadre de la thèse, la TIR est utilisée principalement en 3 modes de fonctionnement pour effectuer de l'analyse de défaillance. : la thermographie synchrone (lock-in thermography), la mesure de température et l'acquisition de phénomène rapide (trigger-delay). La principale difficulté du domaine IR est l'émissivité de surface, souvent très hétérogène pour les composants électroniques. L'application d'un revêtement a démontré son utilité en cas de mesure de température mais également en localisation de défaut, en permettant une localisation plus précise du défaut. Cependant, l'application d'un revêtement peut être invasive. La TIR a démontré ses capacités de caractérisation, notamment via la mesure de température à fort grandissement en effectuant une calibration en émissivité adaptée. En effet, il a été possible d'effectuer une mesure de température au travers d'un substrat silicium, sur des composants dont la taille est de l'ordre de la dizaine de micromètre. Il a également été possible d'établir très rapidement une solution de design debug. [...].
